JPH1033669A - 流体、特に、血液から気泡を分離するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】血液と空気との接触をさけることができ、ま
た、数時間の使用の後でも信頼性良く空気を分離するこ
との可能な、流体、特に、血液から気泡を分離するため
の装置を提供する。 【課題を解決する手段】筒状のチャンバ１と、チャンバ
の長手方向に向いて配設された入口接続部６と、この入
口接続部の下流側に配設された出口接続部７と、チャン
バの内壁にほぼ正接をなすようにチャンバの長軸線から
湾曲したスペース内で延びた２つのフローチャンネルを
有するフローガイド部材とを具備する。疎水性膜９によ
りシールされたオリフィス８がチャンバのカバー２に設
けられており、チャンバの内壁４にほぼ正接をなす方向
に延びた前記フローチャンネルの一部は、前記疎水性膜
が、流体の環状の流れにさらされて不要な領域の形成を
防止するようにカバーの近くに配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体、特に、血液
から気泡を分離するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】血液は、患者の自然血管系から取り除か
れて、人工の血管系に流される場合、血液に含まれてい
る泡は、血液が患者に戻される前に、分離されなければ
ならない。例えば、血液透析もしくは血液ろ過の場合と
同様に、手術のときの自己輸血の範囲内の細胞分離の場
合でも、気泡は、血液の外に分離されなければならな
い。

【０００３】血液のような医学上の流体から外に気泡を
分離するための既知の装置は、空気以外の気体の分離の
ためにも、また、使用され得る。このために、この種空
気分離器は、脱ガス装置として開示されている。

【０００４】特に、血液の脱ガスのときに、一方では、
気泡は非常に早く分離する必要があるが、他方では、空
気分離器は、形成される流路並びに機械的特性に対し
て、血液成分に悪影響（ダメージ）を与えないように構
成されなければならないという問題がある。

【０００５】ＧＢ特許出願２ ０６３ １０８Ａに開示
された空気分離器は、円錐セクションが続く円筒セクシ
ョンを備え、垂直に配置されたチャンバを有する。そし
て、チャンバの円錐端装着部の先端には、通気ボアが形
成されている。脱ガスされる流体は、円錐セクションの
下方でチャンバ中に入る。入口接続部は、流体が外周囲
領域内へのチャンバ内で正接的に流れるように、配設さ
れている。この結果、流体は正接的に導入されるので、
最初は円形の流路で流れるが、チャンバを通る全体の流
れは互いに重なり、このため、流体は、螺旋流路に沿っ
てチャンバ内を流れ、正接的に配設された出口接続部の
外にチャンバの底端で再び現れる。この状況において、
流体流れ（フロー）の円形移動成分は、遠心力を発生
し、流体内で圧力差が生じる。この結果、気泡は、チャ
ンバの中央へと強制的に送られ、そして上方に昇る。そ
して、この分離された気泡は、チャンバの上端に形成さ
れた排気ボアを通って外に取り出される。

【０００６】ドイツ特許出願ｎｏ．４３２９３８５ＡＩ
には、入口接続部の下流側に配置され、２つの互いに離
間した回転体を備えたフローガイド部材を具備する空気
分離器が開示されている。これら回転体間には、２つの
案内ブレードが延びている。これら案内ブレードは、フ
ローチャンネルを規定し、このチャンネルは、チャンバ
の内壁にほぼ正接的な方向にチャンバの長手方向の周り
の湾曲スペースに延びている。上昇した気泡は、チャン
バの上部にエアークッション（空気の溜まり）を形成す
る。フローガイド部材の流体出口オリフィスは、チャン
バのカバー部分から離れて配設されており、チャンバ内
で形成される流体レベルの下側への配置が確実にされて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】呼吸の間、血液成分と
空気との間の接触時間は、１秒以下である。比較的長い
接触時間は、血液凝固のような異なる制御メカニズムを
引き起こす。しかし、人工の血管系においては、血液と
空気との接触は、処置を早くしても、合併症を引き起こ
す恐れがある。この点に関して、既知の空気分離器では
チャンバの上セクション内に空気が溜まるので、欠点と
なる。

【０００８】本発明の目的は、血液と空気との接触をさ
けることができ、また、数時間の使用の後でも信頼性良
く空気を分離することの可能な、流体、特に、血液から
気泡を分離するための装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段は、請求項１の態様で、本発明に従って実現され
る。

【００１０】本発明に係る装置においては、疎水性膜に
よりシールされた少なくとも１つのオリフィスがチャン
バのカバーの一部、例えば、チャンバの最高点、に設け
られている。この疎水性膜は、気体は通すが、液体は通
さないで戻す。チャンバが流体で満たされたときには、
チャンバ内の空気は、この疎水性膜から逃げる。このシ
ステムの圧力が大気圧以上になると、チャンバは流体で
完全に満たされ得る。このような圧力状態は、例えば、
本発明に係る装置が、血液ポンプの下流の人工血液系
か、静脈血管ラインに接続されたときに、生じる。大気
圧以上のこのような圧力は、この血管系に大きい流れを
発生させるために、人工循環回路に配設された血液ポン
プにより発生され、例えば、人工循環回路の静脈ブラン
チで、当然のことながら、安全性の理由でモニターされ
る。もし、圧力が下制限値以下になると、警報され、透
析ユニットは安全な動作状態に移されるので、圧力の逆
転は生じない。

【００１１】本発明に係る装置の場合、チャンバ内の流
体は、不用領域が生じないように流れ、カバー部分内に
設けられた疎水性膜は流体による完全な環流にさらされ
る。このために、チャンバの内壁にほぼ正接をなす方向
に延びたフローチャンネルの一部は、前記カバー部分の
直下に配設されている。このような配設において、激し
い流れがカバー部分内に配置された疎水性膜に沿って発
生される。この径方向にまた回転して流れる流体の案内
により、カバー部分の下にもたらされるいかなる気泡も
一緒に流体により流され、気泡が疎水性膜を通って逃げ
ることを可能にしている。気泡が一緒に流されるので、
チャンバの上側全体に渡って疎水性膜を延長させる必要
がない。また、この膜がカバーの面の一部を構成するこ
とが可能なので、コストの面で効果がある。チャンバが
正確に配置されていなく、また、膜が位置されていない
カバーの面の部分が、膜が位置されたカバーの面の一部
の上方にある場合にでも、球形の流れの案内により、エ
アークッションは持続することができなくなる。

【００１２】さらに、血液の循環流れにさらされる膜の
空気に対する通気性は、限界の使用時間によってのみ減
少し、一方、血液による循環流れにさらされていない膜
は、血液との比較的長い接触の後には、空気に対する通
気性が悪くなる、という結果になる。不要な領域が発生
しないようにしているので、本発明に係る装置によれ
ば、数時間の使用の後でさえも、医学上の流体から気泡
を非常に信頼性良く分離することが可能である。本発明
に係る装置を使用した処置の場合、完全な充填と、長い
耐用年数と、血液の接触による空気に対する通気性が達
成される。空気が含まれず、また、非生理的な血液ー空
気接触が生じない。エアークッションがチャンバ内の上
方の領域に形成されるような従来技術におけるチャンバ
内への流体の流れは、流体層を安定にし、かつ空気が再
び入るのを避けるために、可能な限り低い位置にくるよ
うに設定されているので、装置の実質的な高さが高くな
る。しかし、本発明に係る装置のチャンバの高さは、比
較的低く維持され、材料コストを少なくすることも可能
である。

【００１３】１つの好ましい実施の形態において、フロ
ーガイド部材は中心接続筒を有し、この接続筒は、入口
接続部に取着されている。この中心接続筒は、入口接続
部にきつく挿入され得る。しかし、この接続筒は、入口
接続部と一体的なものであっても良い。また、このフロ
ーガイド部材の中心接続筒は、少くとも１つのフローガ
イドチューブへと続いており、このフローガイドチュー
ブは、チャンバの内壁にほぼ正接をなす方向に、チャン
バの長軸線から湾曲スペース内で延びている。接続筒
は、フローガイドチューブの出口オリフィスがカバー部
分の底面の近くに位置するように、短くなっている。

【００１４】フローガイドチューブにより、フローガイ
ド部材は、流れに衝撃を与えないで、妨げられないよう
に流れを案内することが可能であり、かくして、脱ガス
される流体は均一な状態で流れる。この結果、流体にか
かる剪断応力は、小さくて均一となり、気泡の分離は血
液に悪影響（ダメージ）をほとんど与えることがない。

【００１５】前記フローガイド部材は、好ましくは、２
つの（第１並びに第２の）フローガイドチューブを有
し、これらの出口オリフィスは、互いに反対方向に向い
ている。この結果、２つの流れはオーバラップすること
がなく、フローガイド部材の領域内での渦流の発生が防
止される。

【００１６】カバー部分内の疎水性膜によりシールされ
たオリフィスは、好ましくは、円形に形成されている。
しかし、これは、他の形状、例えば、矩形、楕円形、リ
ング状でも良い。空気の分離を改良するために、中心入
口接続部の近くに形成された円形オリフィスが、カバー
部分の全有効幅に渡って、即ち、中心入口接続部とチャ
ンバの内壁との間に、延出され得る。１つのオリフィス
に代えて、カバー部分は、中心入口接続部とチャンバの
内壁との間で周方に分布された複数のオリフィスを有す
ることができる。

【００１７】本発明の他の好ましい実施の形態におい
て、フローガイド部材は、第１の回転対称ベース部材を
有し、これの流れる流体に面した面には、回転軸から垂
直に延出した面内で湾曲しいる複数の案内ブレードが設
けられている。これら案内ブレードにより規定されたフ
ローチャンネルは、螺旋状の流路となっている。流れの
環状の動きの成分が一方では生じ、他方では、膜が環状
な流れに密にさらされて、改良された空気の分離を果た
す。

【００１８】フローガイド部材は、好ましくは、前記ベ
ース部材の上流側に所定距離を有して好ましく配設され
た第２の回転対称部材を有する。これにより、流れは正
確に案内され、渦流の誘起と同様に、流れの分離を避け
ることができて、血液に悪影響（ダメージ）を与えるこ
とが最小となる。

【００１９】

【実施の形態】図１は垂直に配置された空気分離器を部
分的に断面して示す。この空気分離器は、カバー２によ
り上端がシールされた円筒部材１を具備する。このカバ
ー２は、円筒フランジ３と、チャンバ１の周壁４の上部
を覆う円筒リム５とを有する。

【００２０】前記カバー２の中心には、供給ライン（図
示せず）を装着するための入口接続部６が設けられてい
る。また、チャンバ１の下端には、排出ライン（図示せ
ず）を装着するための出口接続部７が設けられている。
これら接続部６，７の内径は、挿入される接続チューブ
の外径とほぼ同じであり、圧接接続が果たされる。この
入口接続部６はカバー２と一体的に形成されている。ま
た、この入口接続部６の近くのカバー２の上壁の一部が
円形に切欠されて円形オリフィス８が形成され、この円
形オリフィス８は、円形の疎水性膜９（図２並びに図
３）により液密にシールされている。また、入口接続部
６の下流側には、図２ないし図３を参照して後で詳述す
るフローガイド部材１０が配置されている。

【００２１】前記フローガイド部材１０は、チャンバ１
の長手方向に沿って配設された短い接続筒１１を有す
る。この接続筒１１は、中心フローチャンネル１２を有
し、カバー２の入口接続部６中に密に挿入されている。
入口接続部６の一端側内周には、フローガイド部材１０
の接続筒１１の外周に形成された円環溝１４と係合する
円環凸条１３が形成されている。また、接続筒１１は２
つのフローガイドチューブ１５，１６と連通している。
これらフローガイドチューブ１５，１６は、接続筒１１
と一体的に形成され、チャンバの中心軸に対して軸対称
となっている。これを明確にするために、図２は、中心
接続筒１１を切断して示しているが、フローチャンネル
１２つのフローガイドチューブ１５，１６、即ち、フロ
ーガイド部材１０の下部は斜視図で示されている。チャ
ンバの長手方向に沿って配設された前記中心の接続筒１
１から出発して、フローガイドチューブ１５，１６は、
チャンバ１の内周面にほぼ正接的になるように水平に延
びた螺旋形状で、両側に湾曲して延びている。この状態
で、フローガイドチューブ１５，１６のオリフイス１
７，１８は、互いに反対に向くようにして翼のように延
びている。一方のオリフイス１８は、前記カバー２の膜
９にシールされた円形オリフィス８の下に近接して位置
している。フローガイドチューブ１５，１６は、全長に
渡って、前記中心接続筒１１のチャンネル断面の１／２
前後の等しいチャンネル断面を有する。フローガイドチ
ューブ１５，１６の２つのオリフイス１７，１８は、カ
バー２の下側に直接位置されている。カバー２の下面
と、出口のオリフイス１７，１８との間の距離は、フロ
ーガイドチューブ１５，１６の外径の前後である。

【００２２】動作の間、チャンバには、完全に血液が充
填される。フローガイド部材１０の螺旋形状によって、
フローガイド部材１０の中心接続筒１１に入口接続部６
を介して流入した血液は、フローガイドチューブ１５，
１６内で、径方向外方へと案内される。さらに、この状
態で、フローガイドチューブから吐出されたときには、
血液は、チャンバの内周面にほぼ正接的に流れる。この
ようにして、垂直方向の流れは、水平な円環状の流れに
変換される。この結果、螺旋状の流れとなり、環状の流
れ成分間で圧力差が生じ、低密度の気泡は、長軸の方向
に力を受けて上方に移動し、疎水性膜９を介してチャン
バ１から逃げる。この環状の流れはチャンバのカバーの
直接下側で発生するので、疎水性膜９は、血液の環状の
流れにさらされ、このために、気泡が集まることができ
る不要領域が生じない。この膜９に沿う激しい流体の流
れにより、膜９は、例え、数時間使用されても、通気性
を維持している。

【００２３】血液は、螺旋路で上から下へとチャンバ内
を流れた後に、フィルターキャンドル１９を流れ、そし
て、さらなる使用のために、出口接続部７から流れ出
る。しかし、入口接続部６は、チャンバの長手方向に沿
って配設され、出口接続部７は、チャンバに正接方向に
装着される、ことも可能である。

【００２４】製造技術者のために、フローガイド部材１
０は、図４に示す２つのセクション１０´，１０”によ
り構成されている。上セクション１０´は、前記中心接
続筒１１と前記フローガイドチューブ１５，１６の上半
分とにより構成されており、一方、下セクション１０”
は、フローガイドチューブ１５，１６の下半分により構
成されている。これら２つのセクション１０´１０”
が、後の製造で、係合するようにロックされて組み合わ
せることが可能なように、上セクション１０´に形成さ
れた対応する切欠部２１，２１´と一致する２つのピン
２０，２０´が下半分に設けられ、２つの部分が互いに
強固に取着されるようになっている（図５）。

【００２５】全ての空気分離器の夫々の部分は、射出成
型された透明な合成樹脂で形成されていることが好まし
い。この結果、常時、フィルターレベルと流れのパター
ンとを工学的に制御することが可能である。このような
フローガイド部材のデザインにより、空気分離器は、入
口接続部と出口接続部との可能な同軸配列のために、既
存のチューブ系中に容易に挿入され得、また、僅かの技
術的困難性のみで、大量生産が可能なように、形成され
る。

【００２６】図８は、フローガイド部材の他の実施の形
態を示し、これは、チャンバのカバー２の下側で、入口
接続部６（図８には示されていない）に直接取着されて
いる。このフローガイド部材２２は、回転対称ベース部
材２３を有する。流れる流体と面するこの部材２３の面
は、入口接続部６もしくはチャンバ１の長軸線を中心と
して凹湾曲部分を回転させることにより規定された幾何
学形状をしている。ベース部材２３の上方には、第２の
回転対称ベース部材２５が配設されている。この部材２
５は、前記ベース部材２３のガイド面２６の凹湾曲に従
っており、両者間に狭いギャップ２４を形成している。
また、これら２つの回転対称ベース部材２３，２５間に
は、これらの長軸線から垂直に突出した面内で同じよう
に湾曲した複数の案内ブレード２７が配設されている。
これら案内ブレード２７は、チャンバの内面にほぼ正接
をなすようにチャンバの長軸線から湾曲してスペース内
で延びた複数のフローチャンネル２８に前記円形のギャ
ップ２４を区分している。これらフローチャンネル２８
の出口オリフィスは、カバー２の直下に配設されている
ので、環状の流れはカバーの下で形成され、膜９は環状
に流れる血液に接する。さらに、この環状の流れは、入
口接続部６から出口接続部７への長軸線方向に向かう流
れでもある。血液がチャンバ内を流れている間に、気泡
は、分離されチャンバ１の外に疎水性膜９を通って除去
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気分離器の第１の実施の形態の縦断面図であ
る。

【図２】フローガイド部材を備えたチャンバのカバーの
縦断面図である。

【図３】図２に示すチャンバのカバーを矢印ＩＩＩ方向
から見た平面図である。

【図４】２つのセクションにより構成された空気分離器
のフローガイド部材を示す側面図である。

【図５】組み合わせる前のフローガイド部材の上セクシ
ョンと下セクションとを示す側面図である。

【図６】図５の矢印ＶＩ方向から見たフローガイド部材
の下面図である。

【図７】図６に示すフローガイド部材の下セクションを
示す上面図である。

【図８】チャンバの入口接続部に装着されたフローガイ
ド部材の第２の実施の形態の拡大斜視図である。

【図９】図８のフローガイド部材のベース部材の上面図
である。

【符号の説明】

１…チャンバ、２…カバー、６…入口接続部、７…出口
接続部、８…円形オリフィス、９…疎水性膜、１０…フ
ローガイド部材、１１…接続筒、１２…中心フローチャ
ンネル、１５，１６…フローガイドチューブ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ筒状のチャンバ（１）と、チャンバ
   （１）の長手方向に向いて配設された入口接続部（６）
   と、この入口接続部（６）の下流側に配設された出口接
   続部（７）と、チャンバの内壁にほぼ正接をなすように
   チャンバの長軸線から湾曲したスペース内で延びた少な
   くとも１つのフローチャンネルを有するフローガイド部
   材（１０）とを具備する流体、特に、血液から気泡を分
   離するための装置において、 疎水性膜（９）によりシールされた少なくとも１つのオ
   リフィス（８）がチャンバ（１）のカバー（２）の一部
   に設けられており、チャンバ（１）の内壁（４）にほぼ
   正接をなす方向に延びた前記フローチャンネルの一部
   は、前記疎水性膜（９）が、流体の環状の流れにさらさ
   れて不要な領域の形成を防止するようにカバー（２）の
   部分の近くに配置されていることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 前記フローガイド部材（１０）は接続筒
   （１１）を有し、この接続筒（１１）は、前記入口接続
   部（６）に取着され、少くとも１つのフローガイドチュ
   ーブ（１５，１６）へと続いており、このフローガイド
   チューブは、チャンバ（１）の内壁（４）にほぼ正接を
   なす方向に、チャンバの長軸線から湾曲スペース内で延
   びていることを特徴とする請求項１の装置。
3. 【請求項３】 前記フローガイド部材（１０）は、第１
   並びに第２のフローガイドチューブ（１５，１６）を有
   し、これらの出口オリフィス（１７，１８）は、互いに
   反対方向に向いていることを特徴とする請求項２の装
   置。
4. 【請求項４】 前記前記第１並びに第２のフローガイド
   チューブ（１５，１６）は、入口接続部（６）の長軸心
   に対して対称となっていることを特徴とする請求項３の
   装置。
5. 【請求項５】 前記疎水性膜（９）によりシールされた
   オリフィス（８）は、円形であることを特徴とする請求
   項１ないし４のいずれか１の装置。
6. 【請求項６】 前記疎水性膜（９）によりシールされた
   前記オリフィス（８）は、入口接続部（６）近くのカバ
   ー（２）の一部に形成されていることを特徴とする請求
   項５の装置。
7. 【請求項７】 前記疎水性膜（９）によりシールされた
   前記オリフィス（８）は、前記入口接続部（６）と、チ
   ャンバ（１）の内壁（４）との間で延びていることを特
   徴とする請求項６の装置。
8. 【請求項８】 フローガイド部材（２２）は、ベース部
   材（２３）を有し、これの流れる流体に面した面は、チ
   ャンバ（１）の長軸線を中心とする湾曲セクションの回
   転体で規定され、回転軸から垂直に延出した面内で湾曲
   しいる案内ブレード（２７）が、前記ベース部材（２
   ３）の面上に配設されていることを特徴とする請求項１
   ないし７のいずれか１の装置。
9. 【請求項９】 前記フローガイド部材（２２）は、前記
   ベース部材の上流側に配設され、環状ギャップ（２４）
   を形成する他の回転対称部材（２５）を有することを特
   徴とする請求項８の装置。
10. 【請求項１０】 前記案内ブレード（２７）は、これら
    が、前記フローガイド部材（２２）の他の回転対称部材
    （２５）にまで延びるような高さを有することを特徴と
    する請求項９の装置。